TUGAS AKHIR Uji karakteristik dinamik swing arm sepeda motor komersial dengan metode elemen hingga.

TUGAS AKHIR

UJI KARAKTERISTIK DINAMIK
SWING ARM SEPEDA MOTOR KOMERSIAL
DENGAN METODE ELEMEN HINGGA

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi
Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:
PUJI SAROYO
D 200 020 057

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007

i

ii


HALAMAN PERSETUJUAN

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Tugas
Akhir sebagai syarat menyelesaikan program studi strata satu (S-1) Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Disusun oleh

:

Nama

: PUJI SAROYO

NIM

: D 200 020 057

Judul


: Uji Karakteristik Dinamik Swing Arm Sepeda Motor
Komersial Dengan Metode Elemen Hingga

Disetujui pada

:

Hari

:

Tanggal

:

Mengetahui,
Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping


Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng., Ph.D.

Marwan Effendy, ST., MT.

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Telah diuji dan dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Tugas Akhir
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan
diterima untuk memenuhi persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik.

Disahkan pada

:

Hari

:


Tanggal

:

Dewan Penguji

:

1. Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng., Ph.D.

(………………….......)

2. Marwan Effendy, ST., MT.

(………………….......)

3.

(…………………..….)


Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc.

Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Ir. Sri Widodo, MT.

Marwan Effendy, ST., MT
iv

MOTTO

”Jadikanlah Sabar dan Sholat Sebagai Penolongmu”

(Qs. Al Baqarah: 45)

”Lebih Berharga Gagal Setelah Mencoba Daripada Gagal Sebelum Mencoba”
(Puji Saroyo)

”Carilah Senyum di Balik Kepahitan Yang Ada”
(Budi Saroyo)

”Keberanian dan Kemauan Modal Utama Kesuksesan”
(Budi Saroyo)

”Berikan Kejujuran Untuk Setiap Langkahmu, Terutam Kejujuran pada Diri Sendiri”
(Evie Kurnianingrum)

”Pitutur Bener Iku Sayektining Apantes Ditiru Sanadyan Metu Saka Wong Sudra Papeki
Lamun Becik Anggone Muneh Iku Pantes Siro Anggo”
(Keluarga Besar Sastro Suroyo)

v


KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT karena rahmat, taufik, dan
hidayah yang dilimpahkan-Nya, penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini.
Shalawat dan salam semoga senantiasa dilimpahkan kepada Nabi Muhammad
SAW yang telah membawa risalah Islam.
Tugas akhir yang berjudul ”UJI KARAKTERISTIK DINAMIK
SWING ARM SEPEDA MOTOR KOMERSIAL DENGAN METODE
ELEMEN HINGGA” dimaksudkan sebagai syarat untuk menyelesaikan
program studi Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penulis menyadari dalam menyelesaikan tugas akhir ini banyak bantuan
yang penulis terima, sehingga dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
terima kasih kepada:
1. Kedua orang tuaku, Alm. Ibu dan Bapak Sastro Suroyo atas ketekunan do’a,
kesucian hati, dan makna kesabaran dalam mencapai sebuah keberhasilan.
2. Ir.

Sri


Widodo,

MT.,

selaku

Dekan

Fakultas

Teknik

Universitas

Muhammadiyah Surakarta.
3. Ir. H. Waluyo Adi Siswanto, M.Eng., Ph.D., selaku Wakil Rektor III
Universitas Muhammadiyah Surakarta dan Pembimbing Utama dalam tugas
akhir ini.


vi

4. Marwan Effendy, ST., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta dan Pembimbing Pendamping dalam tugas akhir
ini.
5. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah membiayai penelitian tugas akhir.
6. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., M.Sc., selaku Dewan Penguji III dalam tugas
akhir ini.
7. Ir. H. Pramuko Ilmu Purboputro, MT., selaku Pembimbing Akademik.
8. Dosen Teknik Mesin UMS yang turut membantu dalam pemecahan masalah.
9. Jajaran birokrasi Jurusan Teknik Mesin UMS yang telah memberikan
kemudahan birokrasi.
10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin 2002 yang telah membantu kelancaran
penyelesaian tugas akhir.
Tugas akhir ini tentunya masih jauh dari kesempurnaan, namun
diharapkan dapat merangsang penulis dan pembaca untuk menggali dan
mengembangkan kembali wacana penelitian lebih lanjut untuk mencapai
kesempurnaan.
Wassalamu ‘alaikum Wr. Wb.


Surakarta, September 2007
Penyusun,

Puji Saroyo

vii

ABSTRAKSI

Stabilitas sepeda motor akan mempengaruhi kenyamanan dan
keamanan pengendara. Struktur fleksibel swing arm sebagai satu
kesatuan sistem suspensi roda belakang merupakan bagian yang
mempengaruhi kestabilan. Kekakuan merupakan aspek karakteristik
statik belum menjamin akan meningkatkan performance sepeda
motor, apabila tidak mempunyai karakeristik dinamik yang terbebas
dari pengaruh getaran sepeda motor baik dari engine maupun dari
ketidakrataan jalan.
Secara spesifik, tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini
adalah mengetahui karakteristik dinamik swing arm. Karakteristik

dinamik meliputi frekuensi alami dan pola getar. Identifikasi
karakteristik dinamik struktur swing arm dilakukan dengan
menggunakan metode numerik berbasis Metode Elemen Hingga
dalam suatu sistem Computerized Aided Engineering (CAE) dari
CATIA.
Elemen tiga dimensi (3D) Tetrahedron dengan model elemen
TET-4 digunakan sebagai penyusun struktur terbuat dari Aluminium
Alloy. Hasil uji karakteristik dinamik struktur swing arm diketahui
frekuensi alami paling rendah terjadi pada frekuensi 94,02 Hz dengan
ditandai deformasi pada arah sumbu z. Pengaruh pola getar yang
ditimbulkan struktur hanya akan mempengaruhi kenyamanan
pengendara sepeda motor.
Kata Kunci: Stabilitas, Swing Arm, Metode Elemen Hingga, Frekuensi Alami.

Penelitian Dibiayai Oleh:
Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat
Universitas Muhammadiyah Surakarta
SK No. 21/A.3-III/LPPM/II/2007

viii

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL.........................................................................................

i

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR...................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN...........................................................................

iv

MOTTO ............................................................................................................

v

KATA PENGANTAR ......................................................................................

vi

ABSTRAKSI .................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................

ix

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................

xi

DAFTAR TABEL............................................................................................. xiii

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ....................................................................

1

1.2. Perumusan Masalah ............................................................

2

1.3. Batasan Masalah .................................................................

3

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................

3

1.5. Metodologi Penelitian .........................................................

3

1.6. Sistematika Penulisan .........................................................

5

TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka ....................................................................

6

2.2. Landasan Teori ................................................................... 11
ix

2.2.1. Konsep Metode Elemen Hingga ..................................... 11
2.2.2. Pemilihan Elemen ........................................................... 12
2.2.3. Elastisitas ........................................................................ 14
2.2.4. Transformasi Koordinat .................................................. 16
2.2.5. Frekuensi Alami .............................................................. 21
2.2.6. Pengantar CATIA ........................................................... 23
BAB III

IDENTIFIKASI KARAKTERISTIK DINAMIK
3.1. Karakteristik Dinamik Swing Arm ..................................... 24
3.2. Tahap Identifikasi Karakteristik Dinamik Swing Arm ........ 24
3.3. Pemodelan Geometri .......................................................... 25
3.4. Pengasumsian ..................................................................... 31
3.5. Komputasi .......................................................................... 33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Studi Model Sederhana ....................................................... 34
4.2. Hasil dan Pembahasan Karakteristik Dinamik Swing Arm . 43

BAB V

PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................ 58
5.2. Penutup ............................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 1.1.

Flow Chart Penelitian ................................................................

Gambar 2.1.

Model Elemen Segitiga 2D dan Elemen Tetrahedron ............... 13

Gambar 2.2.

Koordinat Alami Tetrahedron .................................................... 17

4

Gambar 3.1. Flow Chart Identifikasi Karakteristik Dinamik Swing Arm ..... 25
Gambar 3.2.

Tampilan Layar CATIA............................................................. 26

Gambar 3.3.

Tampilan Awal Sket 2 Dimensi ................................................. 27

Gambar 3.4.

Tampilan Layar Kerja 2 Dimensi............................................... 28

Gambar 3.5.

Tampilan Benda 3 Dimensi ....................................................... 29

Gambar 3.6.

Tampilan Setelah Pemberian Material ....................................... 30

Gambar 3.7.

Kondisi Batas ............................................................................. 32

Gambar 3.8.

Elemen TET-4............................................................................ 32

Gambar 4.1.

Model Sederhana Swing Arm 2 Dimensi Beam ........................ 34

Gambar 4.2.

Profil Penampang ....................................................................... 35

Gambar 4.3.

Frekuensi Resonansi 94,02 Hz................................................... 44

Gambar 4.4.

Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 1.................................................. 45

Gambar 4.5.

Frekuensi Resonansi 165,38 Hz................................................. 46

Gambar 4.6.

Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 2.................................................. 46

Gambar 4.7.

Frekuensi Resonansi 172,93 Hz................................................. 47

Gambar 4.8.

Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 3.................................................. 48

Gambar 4.9.

Frekuensi Resonansi 198,30 Hz................................................. 48

xi

Gambar 4.10. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 4.................................................. 49
Gambar 4.11. Frekuensi Resonansi 567,34 Hz................................................. 50
Gambar 4.12. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 5.................................................. 50
Gambar 4.13. Frekuensi Resonansi 577,69 Hz................................................. 51
Gambar 4.14. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 6.................................................. 52
Gambar 4.15. Frekuensi Resonansi 704,49 Hz................................................. 52
Gambar 4.16. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 7.................................................. 53
Gambar 4.17. Frekuensi Resonansi 844,02 Hz................................................. 54
Gambar 4.18. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 8.................................................. 54
Gambar 4.19. Frekuensi Resonansi 964,39 Hz................................................. 55
Gambar 4.20. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 9.................................................. 56
Gambar 4.21. Frekuensi Resonansi 1236,40 Hz............................................... 57
Gambar 4.22. Ilustrasi Pengaruh Pola Getar 10................................................ 57

xii

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 3.1.

Spesifikasi Material ...................................................................... 31

Tabel 4.1.

Sepuluh Frekensi Alami Terendah Swing Arm ............................ 42

Tabel 4.2.

Dua Belas Frekuensi Alami Struktur Model Elemen 2D Beam ... 43

xiii